Oyunlaştırma yöntemlerinin matematik eğitimindeki etkisi; Unıty tabanlı bir eğitim uygulaması üzerine deneysel bir çalışma

The effect of gamification methods in mathematics education; an experimental study on a Unity-based educational application

PDF İndir

Tez No: 1018499
Yazar: TANSU ULUSOY
Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ÇALLI
Tez Türü: Yüksek Lisans
Konular: Eğitim ve Öğretim, Mühendislik Bilimleri, Education and Training, Engineering Sciences
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2026
Dil: Türkçe
Üniversite: Sakarya Üniversitesi
Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Bilişim Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Matematiksel beceriler, bireylerin bilgi edinme, mantıksal akıl yürütme, eleştirel düşünme ve karmaşık problem çözme süreçlerini destekleyen en temel entelektüel yetkinlikler arasında yer almasına rağmen, geleneksel eğitim modelleri özellikle ortaokul 5. sınıf düzeyindeki öğrencilerin soyut matematiksel kavramları anlamlandırmasında ve bu kavramları zihinsel olarak yapılandırmasında zaman zaman yetersiz kalabilmektedir. Bu pedagojik yetersizlik, öğrencilerde derse karşı önyargı oluşmasına, motivasyon kaybına, matematik kaygısına ve nihayetinde akademik başarıda belirgin bir düşüşe neden olan temel faktörlerin başında gelmektedir. Günümüzün dijitalleşen dünyasında teknoloji entegrasyonu, sadece bir yardımcı araç olmanın ötesine geçerek, özellikle soyut kavramların üç boyutlu düzlemde görselleştirilmesi, somutlaştırılması ve etkileşimli hale getirilmesi noktasında kritik bir dönüştürücü rol oynamaktadır. Bu bağlamda gerçekleştirilen bu kapsamlı araştırma, Unity oyun motoru kullanılarak geliştirilen ve oyunlaştırma dinamikleriyle zenginleştirilen bir eğitim uygulamasının, ortaokul öğrencilerinin matematik başarısı, bilişsel yükleri ve derse yönelik tutumları üzerindeki etkisini deneysel bir yaklaşımla derinlemesine incelemeyi amaçlamaktadır. Oyunlaştırma stratejisi, bu çalışma kapsamında basit bir ödül-ceza mekanizması olarak değil; Werbach'ın Oyunlaştırma Piramidi'ndeki dinamik, mekanik ve bileşen katmanları ile Keller'in ARCS Motivasyon Modeli'nin sunduğu dikkat, uygunluk, güven ve memnuniyet prensipleri üzerine inşa edilen bütüncül bir öğretim tasarımı olarak ele alınmıştır. Araştırmanın metodolojik altyapısı, nicel araştırma paradigmaları içerisinde yer alan ve değişkenler arasındaki neden-sonuç ilişkisini en sağlıklı şekilde ortaya koyan“ön test-son test kontrol gruplu yarı deneysel desen”üzerine titizlikle inşa edilmiştir. Zonguldak ilinde bulunan Şehit Recep Turan Ortaokulu'nda öğrenim gören toplam 80 öğrencinin katılımıyla gerçekleştirilen çalışmada, yansız atama ve homojenlik testleri neticesinde öğrenciler 40'ar kişilik deney ve kontrol gruplarına ayrılmıştır. Deney grubu, müfredatta yer alan“Temel Geometrik Kavramlar ve Çizimler”ünitesini, araştırmacı tarafından geliştirilen Unity tabanlı interaktif yazılım aracılığıyla deneyimlerken; kontrol grubu ise Milli Eğitim Bakanlığı tarafından belirlenen mevcut müfredat programı, ders kitapları ve tahta başında anlatım gibi geleneksel öğretim yöntemleri eşliğinde süreci tamamlamıştır. Yazılımın teknik geliştirme safhasında, endüstri standardı olan Unity 3D oyun motoru ve C# programlama dili tercih edilerek nesne yönelimli, modüler ve ölçeklenebilir bir yazılım mimarisi oluşturulmuştur. Özellikle açı çeşitlerinin (dar, dik, geniş ve doğru açılar) öğretimi için kurgulanan“Köy Yönetimi”ve“Kral Modülü”gibi senaryolar, öğrencilerin geometrik problemleri bir oyun akışı içerisinde, farkında olmadan çözmelerine olanak tanımıştır. Uygulama içerisinde kullanılan gerçek zamanlı fizik motoru, çarpışma algılayıcıları (collider), kullanıcı arayüzü (UI) optimizasyonları ve yüksek çözünürlüklü görselleştirme teknikleri, öğrencilerin matematiksel nesneleri 360 derece manipüle edebilmesini sağlayarak öğrenmeyi kalıcı ve deneyimsel bir sürece dönüştürmüştür. Veri toplama sürecinde, ölçme ve değerlendirme ilkelerine uygun olarak geliştirilen kapsamlı bir Matematik Başarı Testi (MBT) ile Teknoloji Kabul Modeli (TAM) ve ARCS motivasyon boyutlarını içeren Öğrenci Tutum Ölçeği kullanılarak veriler çok katmanlı bir istatistiksel süzgeçten geçirilmiştir. Elde edilen analizler, oyunlaştırma yönteminin eğitimdeki etki büyüklüğünü ve akademik başarı üzerindeki pozitif korelasyonunu çarpıcı bir şekilde ortaya koymaktadır. Uygulama öncesinde gerçekleştirilen ön test analizlerinde, deney ve kontrol grupları arasında matematiksel hazır bulunuşluk ve derse yönelik tutum puanları açısından istatistiksel olarak anlamlı bir fark saptanmamış olması (p>0,05), grupların başlangıç noktasında bilimsel bir homojenlik gösterdiğini doğrulamıştır. Ancak dört haftalık uygulama periyodunun ardından gerçekleştirilen son test ölçümlerinde, deney grubunun akademik başarı ortalaması kontrol grubuna kıyasla istatistiksel olarak çok güçlü bir anlamlılık düzeyinde (p<0,001) yüksek çıkmıştır. Özellikle açıların ölçülmesi, tümler ve bütünler açılar ile geometrik şekiller arasındaki ilişkiler gibi üst düzey bilişsel beceri gerektiren alt başlıklarda deney grubundaki öğrencilerin kavramsal hata oranlarının kontrol grubuna göre %40 daha düşük olduğu saptanmıştır. Yapılan bağımsız örneklem t-testi sonuçları ve etki büyüklüğü hesaplamaları (Cohen's d), geliştirilen Unity tabanlı uygulamanın öğrenme çıktıları üzerinde“çok yüksek”düzeyde bir etki sahibi olduğunu bilimsel olarak tescil etmektedir. Öğrenci tutumları, teknoloji benimseme düzeyleri ve motivasyonel çıktılar açısından yapılan niteliksel ve niceliksel değerlendirmeler ise eğitimde dijitalleşmenin psikolojik boyutlarını gözler önüne sermektedir. Deney grubundaki öğrenciler, Teknoloji Kabul Modeli çerçevesinde sistemin“algılanan kullanım kolaylığı”ve“algılanan kullanışlılık”boyutlarında en üst seviyede puanlar vererek sistemin kullanıcı dostu doğasını onaylamışlardır. ARCS motivasyon modelinin temel bileşenleri olan dikkat çekme, içeriğin öğrenci hayatıyla uygunluğu, başarıya yönelik güven hissi ve süreç sonundaki tatmin duygusu açısından elde edilen yüksek skorlar, oyunlaştırılmış dijital ortamın öğrencilerin derse olan merakını sürekli canlı tuttuğunu ve öğrenme sürecindeki can sıkıntısını ortadan kaldırdığını göstermektedir. Buna karşın kontrol grubunda, geleneksel öğretim yöntemlerinin öğrencilerin motivasyonel hazır bulunuşluk düzeylerinde veya matematiğe olan mesafeli duruşlarında kayda değer bir iyileşme yaratmadığı, hatta bazı öğrencilerde motivasyonel durağanlığın devam ettiği saptanmıştır. Bu bulgu, statik ve tek yönlü bilgi aktarımına dayalı materyallerin, dijital çağın içine doğmuş“dijital yerli”kuşağın öğrenme hızına ve beklentilerine yanıt vermekte zorlandığını açıkça kanıtlamaktadır. Sonuç olarak bu geniş kapsamlı araştırma, Unity gibi profesyonel oyun motorları ve gelişmiş yazılım dilleriyle desteklenen oyunlaştırma stratejilerinin, matematik eğitiminde bilişsel performansı, duyuşsal gelişimi ve teknolojik okuryazarlığı eş zamanlı olarak yukarı taşıdığını ispatlamaktadır. Soyut matematiksel gerçekliklerin, öğrencilerin doğrudan müdahale edebildiği üç boyutlu etkileşimli görevlere ve hikâye tabanlı oyun senaryolarına dönüştürülmesi, öğrencinin hata yapma korkusunu minimalize etmekte ve onlara deneme-yanılma yoluyla keşif yapabilecekleri güvenli bir dijital öğrenme laboratuvarı sunmaktadır. Araştırmadan elde edilen veriler ışığında, modern eğitim politikalarının ve müfredat programlarının, özellikle görselleştirilmesi güç olan mekânsal zekâ ve soyut düşünme konularında bu tür yüksek sadakatli dijital simülasyonları ve oyun tabanlı öğrenme modüllerini sistematik bir şekilde sürece dahil etmesi elzem görülmektedir. Gelecekte yapılacak akademik çalışmaların, bu tür oyunlaştırılmış uygulamaların farklı disiplinlerdeki ve farklı sosyo-ekonomik düzeylerdeki öğrenciler üzerindeki uzun vadeli kalıcılığını test etmesi, ayrıca yapay zeka destekli adaptif (uyarlanabilir) oyunlaştırma modellerine odaklanması, eğitim teknolojileri literatürünün evrimi açısından hayati bir öneme sahiptir. Bu çalışma, dijital oyunların sadece bir eğlence unsuru olmadığını, doğru pedagojik yaklaşımlarla harmanlandığında matematik eğitimindeki kronikleşmiş başarı bariyerlerini aşabilecek en güçlü araçlardan biri olduğunu bilimsel kanıtlarla ortaya koyarak literatürdeki yerini almıştır.

Özet (Çeviri)

While mathematical skills are among the most fundamental intellectual competencies supporting individuals' processes of information acquisition, logical reasoning, critical thinking, and complex problem-solving, traditional educational models may sometimes fall short in helping students, particularly at the 5th-grade secondary school level, to internalize abstract mathematical concepts and construct them mentally. This pedagogical insufficiency is one of the primary factors leading to the formation of prejudice against the lesson, loss of motivation, math anxiety, and ultimately a significant decline in academic achievement. In today's digitalizing world, technology integration transcends being a mere auxiliary tool and plays a critical transformative role, especially in visualizing, concretizing, and making abstract concepts interactive within a three-dimensional plane. In this context, this comprehensive research aims to examine in depth, through an experimental approach, the impact of an educational application developed using the Unity game engine and enriched with gamification dynamics on secondary school students' mathematics achievement, cognitive loads, and attitudes toward the lesson. Within the scope of this study, the gamification strategy has been handled not as a simple reward-punishment mechanism, but as a holistic instructional design built upon the dynamic, mechanical, and component layers of Werbach's Gamification Pyramid and the principles of attention, relevance, confidence, and satisfaction offered by Keller's ARCS Motivation Model. The methodological infrastructure of the research has been meticulously constructed on the“pre-test/post-test control group quasi-experimental design,”which belongs to quantitative research paradigms and reveals the cause-effect relationship between variables in the healthiest way. In the study conducted with the participation of a total of 80 students studying at Zonguldak Şehit Recep Turan Secondary School, students were divided into experimental and control groups of 40 people each as a result of unbiased assignment and homogeneity tests. While the experimental group experienced the“Basic Geometric Concepts and Drawings”unit in the curriculum through the Unity-based interactive software developed by the researcher, the control group completed the process accompanied by traditional teaching methods such as the current curriculum program determined by the Ministry of National Education, textbooks, and lectures at the board. In the technical development phase of the software, a modular, object-oriented, and scalable software architecture was created by choosing the industry-standard Unity 3D game engine and C# programming language. In particular, scenarios such as“Village Management”and the“King Module,”designed for teaching angle types (acute, right, obtuse, and straight angles), allowed students to solve geometric problems within a game flow without even realizing it. The real-time physics engine, collision detectors (colliders), user interface (UI) optimizations, and high-resolution visualization techniques used within the application transformed learning into a permanent and experiential process by enabling students to manipulate mathematical objects in 360 degrees. The data collection process involved a comprehensive Mathematics Achievement Test (MAT) developed in accordance with measurement and evaluation principles, along with a Student Attitude Scale including Technology Acceptance Model (TAM) and ARCS motivation dimensions, through which the data were passed through a multi-layered statistical filter. The resulting analyses strikingly reveal the effect size of the gamification method in education and its positive correlation with academic achievement. In the pre-test analyses conducted before the application, the lack of a statistically significant difference between the experimental and control groups in terms of mathematical readiness and attitude scores (p>0.05) confirmed that the groups showed scientific homogeneity at the starting point. However, in the post-test measurements performed after the four-week application period, the academic achievement average of the experimental group was found to be higher than that of the control group at a statistically very strong level of significance (p<0.001). Especially in sub-topics requiring high-level cognitive skills such as measuring angles, complementary and supplementary angles, and relationships between geometric shapes, it was determined that the conceptual error rates of the students in the experimental group were 40% lower than the control group. The independent samples t-test results and effect size calculations (Cohen's d) scientifically certify that the developed Unity-based application has a“very high”level of influence on learning outcomes. The qualitative and quantitative evaluations made in terms of student attitudes, technology adoption levels, and motivational outcomes reveal the psychological dimensions of digitalization in education and how it shapes student engagement. Within the framework of the Technology Acceptance Model, students in the experimental group gave the highest scores in the“perceived ease of use”and“perceived usefulness”dimensions, confirming the user-friendly nature of the system. The high scores obtained in the core components of the ARCS motivation model—attention, relevance, confidence, and satisfaction—show that the gamified digital environment constantly kept students' curiosity alive and eliminated boredom during the learning process. In contrast, it was determined that traditional teaching methods in the control group did not create a significant improvement in students' motivational readiness levels or their distant stance toward mathematics; in fact, it was observed that motivational stagnation continued for some students. This finding clearly proves that materials based on static and one-way information transfer struggle to respond to the learning speed and expectations of the“digital native”generation born into the digital age. In conclusion, this extensive research proves that gamification strategies supported by professional game engines like Unity and advanced software languages simultaneously increase cognitive performance, affective development, and technological literacy in mathematics education. The transformation of abstract mathematical realities into three-dimensional interactive tasks and story-based game scenarios minimizes the student's fear of making mistakes and offers them a safe digital learning laboratory where they can discover through trial and error. In light of the data obtained from the research, it is considered essential for modern educational policies and curriculum programs to systematically incorporate such high-fidelity digital simulations and game-based learning modules into the process, especially in spatial reasoning and abstract thinking subjects that are difficult to visualize. It is of vital importance for the evolution of educational technology literature that future academic studies test the long-term persistence of such gamified applications on students from different disciplines and different socio-economic levels, and focus on artificial intelligence-supported adaptive gamification models. This study has taken its place in the literature by demonstrating with scientific evidence that digital games are not just an entertainment element, but one of the most powerful tools that can overcome chronic achievement barriers in mathematics education when blended with the right pedagogical approaches.

Benzer Tezler

Tez No
993683
Yenilikçi öğrenme ortamının matematiksel modelleme dersine etkisi
The effect of innovative learning environment on mathematical modeling course
ECE ÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eğitim ve Öğretim Dokuz Eylül Üniversitesi
Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA BUKOVA GÜZEL
PROF. DR. BAHAR BARAN
Tez No
919127
Ortaokul 7. sınıf matematik öğretiminde oran-orantı ve yüzdeler konularında kullanılan oyunlaştırma temelli bir çevrimiçi öğrenme platformunun öğrenci başarısı üzerine etkileri
The Effects of a gamification-based online learning platform used in the topics of ratio-proportion and percentages in teaching secondary school 7th grade mathematics on student success
KÜBRA KEVSER DİMBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eğitim ve Öğretim Sakarya Üniversitesi
Uzaktan Eğitim Teknolojileri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. EBRU ALBAYRAK
Tez No
792637
Fen bilimleri dersi eğitiminin oyunlaştırılmış e-öğrenme ortamlarıyla desteklenmesinin motivasyon ve başarıya etkisi
Effects of using gamified e-learning science education on motivation and academic performance
FERDİ BAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Eğitim ve Öğretim Hacettepe Üniversitesi
Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU SÖNMEZ
Tez No
1007001
Matematik eğitiminde algoritma konusuna yönelik lisansüstü tezlerin incelenmesi: Bir araştırma sentezi çalışması
Investi̇gati̇on of graduate theses on algori̇thms i̇n mathemati̇cs educati̇on: A research synthesi̇s study
MERVENUR TAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eğitim ve Öğretim Bayburt Üniversitesi
Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ALBAYRAK
Tez No
985428
2021-2024 yıllarında Türkiye'de matematik eğitiminde oyunlaştırma temalı çalışmaların analizi
Analysis of gamification-themed studies in mathematics education between 2021-2024
KÜBRA KOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eğitim ve Öğretim Erciyes Üniversitesi
Eğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ KILIÇ
DOÇ. DR. DÜRDANE TOR

Geri Dön